对氟苯甲醛的合成研究

苟蓓蕾, 傅　颖，田新新，刘晓彬，沈　彤

(兰州交通大学，甘肃　兰州　730070)



对氟苯甲醛的合成研究

苟蓓蕾, 傅颖，田新新，刘晓彬，沈彤

(兰州交通大学，甘肃兰州730070)

以对氟氯化苄与乌洛托品为原料，在醋酸和醋酸锌的存在下，利用sommelet反应，“一锅法”合成了对氟苯甲醛，并通过1HNMR和HPLC对产物结构和纯度进行了确定，对乌洛托品用量，催化剂醋酸锌用量，醋酸用量，反应时间等反应条件进行了筛选优化，结果显示：n(对氟氯化苄):n(乙酸):n(乌洛托品)=1:2.5:1.6，催化剂为对氟氯化苄的0.05 eq，温度为80 ℃，反应时间为3 h时，得到产物的最高收率达到96%，纯度可达94%以上。

4-氟苯甲醛；4-氟氯化苄；乌洛托品；醋酸锌

对氟苯甲醛是一种重要的精细化工中间体，被用作合成多种农药[1-4]、医药[5-7]、防霉剂、表面活性剂、聚合物单体的主要原料。如在医药中用于合成解热镇痛消炎药、降血压药、抗癌药、肌肉放松药，在农药上用来合成氟氯苯菊酯和氟氯氰菊酯等拟除虫菊酯[4]，合成中间体聚合物单体对氟苯乙烯以及苯氧基对氟苯甲醛，其中对氟苯乙烯在液晶材料、制造记录材料、热塑性树脂的涂层等方面都有广泛应用。其合成途径主要是对氯甲苯先用氟化钾氟化，得到对氟甲苯，再进行甲基氯化得到4-氟亚苄二氯，最后水解合成对氟苯甲醛[8-9]。或者对氯苯甲醛用氟化钾氟化，直接合成对氟苯甲醛[10-11]。以对氯甲苯为原料明显合成过程步骤太多，比较麻烦，而且氟化后得到的对氟甲苯在氯化时很容易产生一氯、二氯、三氯的混合物，所以必须控制氯化的深度来调节二氯化物的比例，而且分离较困难，以对氯苯甲醛为原料用氟化钾进行氟化，反应温度要求比较高，而醛基在高温下易被氧化，不稳定，产物比较复杂[12]。

我们发现sommelet反应它是活泼的苄基型卤代烃与六亚甲基四胺(乌洛托品)在水介质中作用，发生亲电取代反应，由季铵盐转变为芳醛的过程。傅颖等[13]通过此反应以对氯氯化苄为原料，在催化剂乙酸锌存在下和乌洛托品反应，得到对氯苯甲醛，并且筛选了最优反应条件。基于传统的制备方法的繁琐麻烦，本文欲以对氟氯化苄为原料，通过“一锅法”对sommelet反应制备对氟苯甲醛进行研究，通过对反应时间，物料配比等的筛选得到最高收率的反应条件。

1　实　验

1.1主要试剂

六次甲基四胺(99%)，济南鑫盈化工有限公司；4-氟氯化苄(98%)，上海泰阳化工有限公司；乙酸锌(99%)，深圳市吉田化工有限公司；醋酸(99.6)，常州长益化工有限公司。

1.2主要仪器

AvanceⅡ400MHz核磁共振波谱仪，瑞士Bruker公司；85-2型恒温磁力搅拌器，上海司乐仪器厂；X-5型显微熔点测定仪，上海经纬度仪器有限公司；电子天平，上海精密科学仪器有限公司；旋转蒸发器，上海生化仪器厂；循环水式真空泵，郑州长城科工。

1.3合成路线

在乙酸和催化剂乙酸锌存在下，对氟氯化苄和六次甲基四胺加热回流反应，得到对氟苯甲醛。反应式如下：

1.4实验步骤

向三口烧瓶中加入磁子，原料对氟氯化苄，乙酸锌和水，装上恒压滴液漏斗和回流冷凝管，安装好反应装置搅拌，缓慢滴加六次甲基四胺，滴加完毕，加热回流反应2 h，最后加入醋酸，再反应1 h，用TLC板检测反应是否完全，反应完全关掉加热，待温度降至室温，加入氯化铵淬灭，再用分液漏斗进行萃取，加入有机溶剂乙酸乙酯分层，保留有机相，再水洗，盐洗，重复三遍，然后真空抽滤，用旋转蒸发仪上浓缩蒸干溶剂，通过柱层层析分离方法拿到对氟苯甲醛，再计算产率。

2　结果与讨论

为了得到更高产率的对氟氯化苄，对制备对氟苯甲醛的各原料用量、反应时间以及催化剂用量进行了筛选。

2.1乙酸锌用量和温度对产率的影响

在其他条件不变的情况下，乙酸锌作为催化剂，其用量不同，反应产率不同，而温度对产率影响也很大，考察温度和乙酸锌用量对产率的影响如表1所示。

表1　温度和乙酸锌用量对反应产率的影响

由表1可以看出，当乙酸锌用量为对氟氯化苄的0.03 eq时，讨论了温度对反应的影响，发现当温度只有60 ℃时，由于温度低，反应速率较慢，所以产率较低，随着温度的升高，反应速率加快，产率提高，到80 ℃时产率达到83%，随着温度的继续上升，产率变化不大，所以考虑到能耗问题，选择温度为80 ℃为最合适的温度。

选择温度为80 ℃，催化剂乙酸锌用量为原料对氟氯化苄的0.03 eq时，产率不高，随着用量增加，产率增加，当用量为0.05 eq时，产率达到最高为96%，继续增加乙酸锌用量，产率反而减小，主要因为催化剂量越多，副反应就越多，产物越复杂，目标产物产率会降低，所以选择催化剂用量为对氟氯化苄的0.05 eq。

2.2乌洛托品用量对产率的影响

在其他反应条件不变的情况下，乌洛托品的用量不同，反应产率不同。产率计算公式：对氟苯甲醛的产率=旋转蒸干提纯的产物的物质的量/对氟苯甲醛的理论物质的量。结果如表2所示。

表2　乌洛托品用量对反应产率的影响

当乌洛托品用量少于原料对氟氯化苄时，由于原料未反应完全，产率较低，只有67%，随着乌洛托品用量的不断增加，产率增加，而当其用量增加到原料的1.6倍量时，达到理想产率，再增加用量，产率变化不大，主要由于六亚甲基四胺一部分发生质子化，断裂成为亚胺离子，和芳烃发生亲电取代反应，另一部分质子化，断裂成为亚胺离子，发生分子内氧化作用。考虑到节约药品，选择1.6倍量为乌洛托品的最佳用量。

2.3乙酸用量对产率的影响

乙酸在反应中非常重要，不仅促进乌洛托品产生亚胺离子，而且水解亚苄基亚胺离子，形成醛。所以在其他条件不变的情况下，考察醋酸用量对反应的影响如表3所示。

表3　乙酸用量对反应产率的影响

由表3可以看出，当乙酸用量增加时，产率也在明显增高，由于乙酸的重要作用，所以必须过量，当用量达到原料对氟苯甲醛的2.5倍量时，产率达到94%，继续增加用量，产率反而下降了，主要由于随着醋酸量的增加，从化学平衡的角度，不利于反应向右方向也就是正相进行，产物产率会下降。乙酸量越大，反应越稀释，反应速率也会减慢，所以选择乙酸用量为2.5倍量。

2.4反应时间对产率的影响

在其他反应条件不变的情况下，考察反应时间对产率的影响。分别设时间为1 h、1.5 h、 2.5 h、3 h、6 h，对对氟苯甲醛的产率进行计算，如表4所示。

表4　反应时间对反应产率的影响

由表4可以看出，反应时间为1 h时，产率只有65%，可能是反应不够完全，随着时间的增加，产率也有所提高，当反应时间为3 h时，产率为96%，延长反应时间，产率基本保持不变，考虑到合成效率和资源节约，所以选择3 h为最优反应时间。

3　结　论

本实验利用sommelet反应来合成对氟苯甲醛，并且为了得到高产率产物对反应条件进行了优化，得到了最优反应条件：n(对氟氯化苄) :n(乙酸):n(乌洛托品)=1:2.5:1.6，催

化剂为对氟氯化苄的0.05 eq，反应时间为3 h，温度为80 ℃，此反应条件温和，不需氮气保护进行，与传统制备方法相比，反应步骤简单，时间短，效率高， 而且“一锅法”反应，操作方便简单，有很好的官能团选择性，工业利用价值大，为对氟苯甲醛的合成提供了一种新的合成方法。

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[3]Rainer Fuchs,Ingeborg Hammann,Bernhard Homeyer,et al.Combating arthropods with stereoisomers of 2, 2-di-methyl-3-(2,2-dichlorovinyl)-cycloproane-1-carboxylic acidA-cyano-3-phenoxy-4-fluoro-benzyl ester[P].US:4 287 208,1981-09-01.

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[10]Gibert Billeb,Peter Burg.Process for preparing aromatic aldehydes[P].US:5347054,1994-09 -13.

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[12]刘宇.对氟苯甲醛的合成[J].精细化工,2003, 20(8):506-508.

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Study on Synthesis of P-fluorobenzaldehyde

GOUBei-lei，FUYing，TIANXin-xin，LIUXiao-bin，SHENTong

(Lanzhou Jiaotong University, Gansu Lanzhou 730070, China)

With 4-fluoro-benzyl chloride and hexamine as raw materials in the presence of acetic acid and zinc acetate, 4-fluorobenzaldehyde was synthesized by “one-pot” sommelet reaction and the structure and purity of product were determined by1HNMR and HPLC. The amount of methenamine, the amount of catalyst zinc acetate, the amount of acetic acid, reaction time and other reaction conditions were optimized. Results showed that n(4-fluorobenzyl chloride):n(acetic acid):n(methenamine)=1:2.5:1.6, catalyst was 0.05 eq of 4-fluorobenzyl chloride, reaction temperature was 80 ℃, reaction time was 3 h. The maximum yield of product was up to 92%, purity was more than 94%.

4-fluorobenzaldehyde; 4-fluorobenzyl chloride; methenamine; zinc acetate

O625.44

A

1001-9677(2016)012-0097-03